[发明专利]工业废渣高温还原解毒铬渣新方法

说明书

1.技术领域

本发明涉及一种解毒铬渣的处理工艺，特别是一种利用工业废渣高温还原解毒铬渣的方法。

2.背景技术

铬渣是在生产铬盐或铬铁合金过程中排放的废弃物，是公认的3种致癌物之一。目前，铬渣的解毒处置处理是制约我国铬盐及铬铁行业持续发展的关键问题，也是致今尚未合理、有效解决的重要技术难题。

国内外铬渣的解毒处置处理技术可归纳如下四种主要方法：固化法、还原法、络合法和生物法。

固化法即采用物理的或化学的方法，将铬渣固定或封闭在固体为基质的最终产物之中，这种终产物化学稳定性高，抗渗透性强。固化法又分为熔融固化法和水泥固化法。熔融固化法是将铬渣作为玻璃着色剂加入到玻璃或玻化砖中；或作为熔剂加入到炼铁原料、铸石、铬渣棉、陶瓷付料中。该法工艺较为简单，但吃渣量小。如专利号为91106584.9的中国专利“特殊色调瓷质板(砖)的生产方法及其制品”公开了熔融固化法解毒铬渣的一种方法，即将铬渣、粘土、其它普通陶瓷原料及富含酸性氧化物等原料粉碎至细度小于100目，将粉碎的原料半干压成型、塑性成型或注浆成型为板状素坯。其中铬渣的含量为5-70％，在1050-1300℃的辊道窑中焙烧，制成的铬渣瓷质板。专利号为63144159的日本专利“Black tiles of high strength and low porosity”也公开了固化法解毒铬渣的一种方法，即将铬渣、粘土与水按100∶43∶100的配比混合，压模成型，在1260℃烧结4h，制备成高强度黑砖。水泥固化法是将铬渣加入到水泥中实现固化，国外铬渣治理主要采用水泥固化法，但水泥加入量大，动力消耗大、成本高，不适合我国国情。

还原法是选择一种或两种以上物质作为还原剂，在一定条件下将铬渣中有毒性的Cr(VI)还原成无毒性的Cr(III)，达到解毒目的。按还原剂的物相不同，分气相、液相和固相还原三种类型，也有二相结合的方式。气相还原法以H₂、CH₄、CO等可燃性气体作为还原剂，该法流程简单、能耗较低、解毒也较彻底，但过量的可燃气体处理不妥善，容易造成新的污染源。液相还原法以硫酸亚铁、亚硫酸盐、碱金属硫化物或硫氢化合物等作为还原剂解毒铬渣。该方法成熟，但试剂消耗量大、工艺繁琐。如专利号为200410023861.8的中国专利“一种铬渣治理方法”公开了液相还原法解毒铬渣的一种方法，即先将含铁工业废酸置入混合器中，再将硫酸亚铁和铬渣加入混合器中，在搅拌下进行反应，控制含铁工业废酸和硫酸亚铁中Fe²⁺的总量，使之与铬渣中的Cr(VI)反应完全，铬渣与含铁工业废酸的重量比为1∶(2.0～3.0)，最后将料浆固化排放。固相还原法以炭粉、木屑、稻皮、煤矸石、亚铁盐、钡盐等为还原剂，将铬渣中的Cr(VI)还原成Cr(III)，并形成结构稳定的尖晶石相，解毒铬渣较彻底，但该方法能耗大、成本高，需要跨行业应用等不利因素，工业规模推广困难较大。如专利号为90107448.9的中国专利“铬渣解毒、冶炼含铬生铁的方法”公开了固相还原法解毒铬渣的一种方法，即将铬渣先与助熔剂莹石、硅酸盐、石灰等辅助原料按一定配比混合，经烧结成型后，再与含铁原料、固体燃料等一起进入高炉冶炼，生成含铬生铁。在高温熔融状态下，铬渣中Cr(VI)被还原成Cr，制备铬铁。专利号为200310105320.5的中国专利“铬渣的无害化和资源化处理方法及其应用”也公开了固相还原法解毒铬渣的一种方法，该法是将铬渣与煤矸石、碳混合后，在900-1200℃焙烧24-36h，焙烧后产物可直接作为建筑材料使用或用于其他方面。铬渣占煤矸石的质量百分比为4％～6％。专利号为19929551的德国专利“Recovery of chromium from slag”也公开了固相还原法解毒铬渣的一种方法，该法是将含铬废渣加入到电炉中，再加入某种废物、碳和硅，在高温熔融过程中，Cr(VI)被碳和硅直接还原为金属铬或合金。